工程试验卫星 7(ets-7)及其机械臂的动力学和控制研究[外文翻译].rar

附件C：译文


工程试验卫星 7(ETS-7)及其机械臂的动力学和控制研究

Mitsushige Oda
卫星系统办公室
日本宇宙开发事业团(NASDA)

1-29-6，滨松町港区，东京105，日本
邮箱：oda@rd.tksc.nasda.go.jp
电话： + 81-3-5401-8629, 传真：+ 81-3-5401-8672


摘要
ETS-7是NASDA(日本宇宙开发事业团)的第七颗工程测试卫星，发射于1997年。该卫星配备有用于空间机器人科学实验的六自由度机械臂。有效载荷的质量从几千克到400kg不等，而卫星的质量约为2.2t。因此，对于卫星的姿态稳定及机械臂运动计划来说，机械臂运动与卫星姿态运动之间的动力学相互影响是不可忽略的。
卫星的姿态必须保持稳定，因为它与地面控制站之间的通讯连接是由抛物面天线传送至对地静止的数据中继卫星完成的。两个翼型太阳能电池板也必须正对太阳。
用组合模式控制卫星姿态及机械臂十分困难，因为现在的搭载计算机没有足够的计算能力来实时计算复杂的动力学问题。本文提出了一种分布协同控制方法，用来连接机器人控制系统和卫星姿态控制系统。机器人控制系统控制机械臂及估算对卫星的反作用力。姿态控制系统会补偿前馈控制的反作用力。机器人控制系统还要防止它的运动方案导致大的姿态错误。分布协同控制法可避免过大的搭载计算能力和两控制系统间的复杂接口。该方法对反作用力(动量)轮控制和喷气助推器控制都适用。该控制方法与其它独立控制相比可减少姿态错误和燃料消耗。
关键词：ETS-7、NASDA、卫星姿态控制、协同控制、自由飞行机器人

1引言
ETS-7是NASDA的第七颗工程测试卫星，发射于1997年。它的目标是进行交会对接及空间机器人技术的在轨实验。ETS-7包括两颗卫星，一刻追踪卫星和一颗目标卫星。追踪卫星有一个六自由度机械臂用来控制轨道替换装置、目标卫星和其余实验的有效载荷。有效载荷的质量从几千克到400kg不等，目标卫星是最大的有效载荷。由于追踪卫星的质量不是很大，机械臂运动和卫星姿态运动间的相互动力作用是不可忽略的。